交流通路中理想直流電壓源的短路處理

放大電路的特點(diǎn)是在工作時(shí)交、直流量并存， 所以一種分析方法是將其分離為直流通路和交流通路， 從而分別計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。在交流通路中，理想直流電壓源要做短路處理。在文獻(xiàn)[ 1] 中， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了驗(yàn)證和闡述。但是筆者認(rèn)為， 這種闡述方法并不全面。在此所述只是證明了理想直流電壓源對(duì)交流信號(hào)沒(méi)有影響， 但是并沒(méi)有準(zhǔn)確說(shuō)明為什么要在交流通路中將直流電壓源進(jìn)行短路這一問(wèn)題。在此針對(duì)這一問(wèn)題， 從放大電路特性及分析方法出發(fā)， 進(jìn)行了分析和討論。

　　1 放大電路轉(zhuǎn)化為線性電路的前提

　　在模擬電路中由于晶體管的非線性特性， 對(duì)放大電路通常采用2 種方法分析， 即圖解法和等效電路分析法。

　　其中圖解法正是考慮晶體管的非線性而利用其輸入和輸出特性曲線， 通過(guò)直接作圖的方法求解放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)， 這一方法可適用于小信號(hào)及大信號(hào)分析; 而等效電路分析法只適用于小信號(hào)的分析， 根據(jù)放大電路工作時(shí)交、直流量并存的特點(diǎn)， 從原電路中分離出直流通路和交流通路， 通過(guò)直流通路求解其靜態(tài)工作點(diǎn)， 通過(guò)交流通路求解動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。等效電路分析法適用的范圍應(yīng)有以下2 個(gè)前提: 所放大的信號(hào)為小信號(hào); 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)是確定的。在這一前提下， 就可近似認(rèn)為晶體管的特性曲線是線性的， 由此可導(dǎo)出放大器件的線性等效電路以及相應(yīng)的微變等效參數(shù)， 從而將非線性的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性問(wèn)題。于是， 就可以利用電路分析理論中適用于線性電路的疊加定理來(lái)進(jìn)行處理，在分離交流通路時(shí)， 理想直流電壓源按短路進(jìn)行處理， 從而對(duì)放大電路進(jìn)行求解， 如動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中的電壓放大倍數(shù)、放大電路輸入電阻、輸出電阻等。

　　2 交流通路中直流電壓源的短路處理

　　放大電路如圖1 所示， 該電路由一個(gè)直流電壓源VCC 和一個(gè)小信號(hào)電壓源us 構(gòu)成激勵(lì)源， 其中直流電壓源VCC 作用的結(jié)果是給放大電路提供合適的靜態(tài)偏置，而電壓源us 是要進(jìn)行放大處理的時(shí)變信號(hào)。在放大電路中對(duì)所有時(shí)間t ， 滿足| us ( t ) | VCC ， 這就是說(shuō)時(shí)變信號(hào)( 絕對(duì)值) 在所有時(shí)刻都遠(yuǎn)小于直流電壓源電壓us ， 在這樣的條件下， 可求出晶體管的h 參數(shù)微變等效電路， 這是一個(gè)線性電路。在這個(gè)模型中， 在確定的靜態(tài)工作點(diǎn)下， 晶體管對(duì)于工作點(diǎn)而言， 表現(xiàn)為一線性元件。因此， 可依據(jù)線性電路的疊加特性進(jìn)行分析計(jì)算。

　　根據(jù)激勵(lì)源的不同， 將其分解為直流通路和交流通路。

　　直流通路是在直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路， 交流通路是在輸入信號(hào)作用下交流信號(hào)流經(jīng)的通路。所以， 在分離直流通路時(shí)， 要去掉信號(hào)源的作用， 在保留其內(nèi)阻的情況下， 電壓源短路、電流源開(kāi)路; 而在分離交流通路時(shí)， 要去掉直流電源的作用， 在保留其內(nèi)阻的情況下， 將理想電壓源短路。同時(shí)， 放大電路中的電抗元件對(duì)直流信號(hào)和交流信號(hào)呈現(xiàn)的阻抗是不同的， 所以要根據(jù)情況進(jìn)行處理。根據(jù)以上分析， 得其放大電路的交流通路( 含晶體管h 參數(shù)微變等效電路) 如圖2 所示。

圖1 共發(fā)射極放大電路

圖2 共發(fā)射極放大電路的h 參數(shù)微變等效電路